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有Error的教訓(xùn)才會(huì)印象深刻——設(shè)計(jì)先生之回流設(shè)計(jì)系列(1)

發(fā)布時(shí)間:2015-04-03 來源:楊洲 一博科技 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)先生深刻的明白什么會(huì)給我們印象最深,那就是error帶來的教訓(xùn)。設(shè)計(jì)先生覺得與其在天堂里受到無所謂的知識(shí)灌輸還不如在地獄里艱難磨練的自我成長。打擊才是前進(jìn)的動(dòng)力。
 
有不少朋友反映Mr.S寫的理論太枯燥太難看了,Mr.S已經(jīng)躲角落哭去了,現(xiàn)在輪到我MR.Lay登場(chǎng)。
 
我們先看電子場(chǎng)的兩個(gè)事實(shí):
 
1,電流是電荷的流動(dòng);
 
2,電流只能在閉合的回路中流動(dòng);
 
接著我們先理解下什么是信號(hào)回流路徑,低速和高速返回路徑是否一致:
 
信號(hào)回流路徑,即return current。信號(hào)流向是從驅(qū)動(dòng)器沿PCB傳輸線到負(fù)載,再由負(fù)載沿著地或電源通過最短路徑返回驅(qū)動(dòng)器端。這個(gè)在地或電源上的返回信號(hào)就稱信號(hào)回流路徑。
 
每一個(gè)信號(hào)都有一個(gè)回流路徑來構(gòu)成回路。那么作為設(shè)計(jì)者就必須考慮并控制它在電路板上的位置。
 
低速電路中,電流沿著最小電阻路徑前進(jìn)。低速電流從驅(qū)動(dòng)端傳輸?shù)截?fù)載端,然后沿著地平面返回到驅(qū)動(dòng)端。返回電流沿著最小電阻的路徑,它返回的電流密度和該路徑上的電導(dǎo)相對(duì)應(yīng)。
 
高速電路中,對(duì)于一個(gè)特定的電流返回路徑,電感要遠(yuǎn)比其電阻重要。高速的返回電流沿著電感最小路徑前進(jìn),而不是電阻最小路徑。電感最小的返回路徑就緊貼在一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體下面,它使輸出電流路徑和返回電流路徑之間的總面積最小。返回信號(hào)的電流密度隨著其相互距離增加的平方而下降。
當(dāng)知道理論了以后,接著就是理解它并記住它。
 
設(shè)計(jì)先生深刻的明白什么會(huì)給我們印象最深,那就是error帶來的教訓(xùn)。設(shè)計(jì)先生覺得與其在天堂里受到無所謂的知識(shí)灌輸還不如在地獄里艱難磨練的自我成長。打擊才是前進(jìn)的動(dòng)力。
 
我們從下面這個(gè)打擊開始進(jìn)入主題。
 
時(shí)鐘線振鈴的產(chǎn)生

案例描述:
 
十層板,CLK走在第四層(信號(hào)層),第五層是完整的電源平面,第三層也是信號(hào)層,但與第四層相差較遠(yuǎn),第二層是地層。當(dāng)我們只打開第四層時(shí),發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘布線沒有什么問題。當(dāng)打開第四層第五層,發(fā)現(xiàn)差分過孔在平面層反盤做得很大,在電源層比其他過孔避讓要多很多。于是就發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘在電源層差分過孔旁邊跨了很多次分割。
 
案例原因:
 
信號(hào)CLK以相鄰的第五層電源層為參考平面,構(gòu)成回流路徑時(shí),由于反焊盤的存在使該路徑增長,造成很多處回流路徑阻抗的不連續(xù)。從而對(duì)信號(hào)構(gòu)成了影響。
 
案例解決:
 
將第四層的時(shí)鐘信號(hào)線換到了第三層,且避開了平面層差分過孔反盤很大的區(qū)域,從而保證了參考的地平面,同時(shí)回流也是完整的。改善后時(shí)鐘線振鈴消失。
 
案例啟示:
 
1,重點(diǎn)檢查回流路徑是否完整。
 
2,相鄰層之間是否存在高速信號(hào)的長距離平行走線。
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